Série: Mineração e materiais • parte 12 de 14
Indústria circular: resíduos = entrada
Projetámos o campus como um organismo vivo: o calor é alimento, a água é sangue, e os "resíduos" são o colega de quarto com trabalho. Nesta parte, interligamos os circuitos — de metais, calor, água, gases, minerais — para que os vizinhos alimentem os vizinhos e nada se perca.
Tarefa de hoje
Mapear cada subproduto para o comprador próximo.
Publicar previamente os tamanhos calculados dos circuitos.
Demonstrar que o campus pode ser silencioso, limpo e trazer benefícios reais à sua cidade.
Por que circular (primeiro física, depois romantismo)
Nós não "compensamos" nada — nós interligamos. Os mesmos eletrões (parte 3), que acompanham os metais (partes 4–6), também acionam bombas, fornos (parte 9) e salas de dados (parte 11). Isto permite direcionar de forma precisa o calor, a água e os fluxos secundários: cada saída é um menu, e todo o campus está com fome.
- Laços mais curtos vencem: transferir calor 80 m é mais barato do que fornecer combustível a 800 km.
- Portos padrão: MEC‑48/96 permite trocas rápidas (parte 10).
- Transportamos formas, não resíduos: aterros/tijolos/blocos ficam no local (partes 1, 8, 9).
Laços de materiais (sucata, estilhaços e amigos)
Metais
- Aço: EAF funde sucata dos nossos moinhos e clientes. Retorno típico de sucata em ciclo fechado: 20–35 % da produção.
- Alumínio: para fundição é necessário <10 % da energia primária; mantenha corrente de sucata limpa para cada liga (parte 6).
- Produção de cobre: rejeitos são cortados e refinados → ER → cátodo 99,99 %; escória regressa para a produção de ânodos.
Vidro e sílica
- Estilhaços: 20–35 % do lote em peso; reduzem energia e desgaste dos fundentes (parte 9).
- Retalhos de PV: regressam para o lote de vidro ou para os carris de alumínio; os elementos vão para recicladores especializados; projetamos para desmontagem (parte 3).
Embalagens e paletes
Paletes reutilizáveis de aço/alumínio com cantos aparafusados. Regressam em viagens de retorno, são escaneadas e voltam a partir. Para cartão — um único trabalho: proteger a ótica, depois para o ciclo do papel.
Laços térmicos (sem chaminé — só vizinhos)
Fontes (no campus típico)
| Agregado | Classe | Recuperável | Notas |
|---|---|---|---|
| Gases de escape e capota do EAF | Médio/alto | ~8–15 MWth | Para vapor, secadores |
| Recozimento/temperamento de vidro | Baixo/médio | ~6–12 MWth | Para secadores, edifícios |
| Sala de eletro-refinação | Baixo | ~1–3 MWth | Trocadores de calor ar→água |
| Estruturas de cálculo (parte 11) | Baixo | ~18–20 MWth | Circuito de fluido 45–60 °C |
Utilizadores (onde o calor é gerado)
- Secadores de produção (minério, tijolos, revestimentos)
- Água quente e HVAC dos edifícios
- Etapas do processo de baixa temperatura (ataque, lavagem)
- Circuitos centralizados para a cidade: piscinas, estufas, lavandarias
Regra prática: apanhe tudo acima de 30 °C. Se o fluxo não for necessário hoje, acumule ou envie 80 m para onde alguém sorrirá.
Circuitos de água (por defeito — fechados)
"Esquema anatómico" da rede
- Verde → processo → tratamento final → reutilização; lodo — para blocos/aglutinantes.
- A chuva das pradarias PV complementa o balanço hídrico; o lago amortiza as estações (parte 1).
- Separe os circuitos limpos/sujos para que o limpo permaneça limpo.
Números de planeamento
| Linha | Reutilização | Reabastecimento | Notas |
|---|---|---|---|
| Arrefecimento de metais | ~90–98 % | ~2–10 % | Torres/trocadores de calor fechados |
| Vidro e linhas de revestimento | ~85–95 % | ~5–15 % | Filtros + RO |
| Metais de baterias | ~80–95 % | ~5–20 % | Depende da rota de lavagem |
O derramamento mineraliza os blocos (parte 9), não se encontra com o rio.
Gases e reagentes (para a química funcionar)
Subproduto → produto
| De onde | Torna-se | Usa |
|---|---|---|
| Fusão de SO₂ (sulfetos de Cu) | H₂SO₄ (ácido sulfúrico) | Oficinas de lavagem (metais de baterias) |
| CO₂ do calcário elétrico LC³ | Fluxo de CO₂ | Endurecimento carbonatado de blocos |
| Bombas e acionamentos de cálculo | Calor de baixa temperatura | Secadores • HVAC • estufas |
| Poeira de filtros de vidro | SiO₂ fino | Misturas de reagentes • blocos |
"Bom senso" nos reagentes
- Prioridade para sistemas sulfáticos, amoniacais e carbonatados com balanços conhecidos.
- Feche as vias de vapor; limpe até ao produto (ácido/base), não para a atmosfera.
- Projete a neutralização para obter produtos sólidos vendáveis, e não "lama misteriosa".
De onde exatamente vem o CO₂ para o endurecimento?
Do calcinador elétrico (parte 9): calcário na composição LC³ liberta CO₂ a temperaturas controladas. Como o forno é estanque e elétrico, recolhemos e comprimimos este fluxo para endurecimento de blocos e placas. Ciclo curto, sem chaminé.
Subprodutos minerais → produtos (nada se perde)
Escórias EAF e de fusão
- Classificar e separar com ímanes: fração grossa → base para estradas, fina → mistura de aglutinante (com LC³).
- Maturados/tratados a vapor para "travar" a cal livre; certificados como qualquer material.
Concentrador e resíduos
- Resíduos arenosos em blocos prensados (parte 9), endurecidos com CO₂.
- Frações finas argilosas em argila calcinada LC³ (parte 9).
Mas será que é seguro?
Reciclamos apenas fluxos inertes, testados com QA contínuo. O que "não se comporta" transformamos em monólito estabilizado e instalado — e reduzimos continuamente o volume desta categoria.
Contagem de laços do canto (pré-calculada)
O canto do "gigaton único" — ligações exemplares (equilíbrio)
Aproximadamente: aço 1 Mt/ano • vidro 1 Mt/ano • química de baterias 0,1–0,3 Mt/ano • cálculo 20 MW.
| Kilpa | Fluxo | De | Para | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Sucata de aço | ~0,25 Mt/ano | Oficinas/clientes de laminação | EAF | 25 % retorna em ciclo fechado |
| Sucata de alumínio | ~0,12 Mt/ano | Extrusão | Refusão | Baixo consumo de energia |
| Cacos | ~0,25–0,35 Mt/ano | Linhas de vidro | Lote do fundente | 20–35 % de lotes |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/ano | Fusão de Cu | Oficinas de lavagem | SX/EW e polimento |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/ano | Calcinação LC³ | Endurecimento de blocos | Ciclo curto de endurecimento |
| Calor de baixa temperatura | ~30–40 MWth | Cálculo e linhas | Secadores/CHP | Circuito de 45–60 °C |
| Água de processo | ~85–95 % reutilização | Todas as linhas | Rede de água | Reabastecimento por chuva e lago |
| Escória/areia para blocos | ~0,2–0,6 Mt/ano | Moinhos/resíduos | Fábrica de blocos | CO₂ endurecido |
Valores — pontos de referência para planeamento, para manter os projetos concretos; os valores reais são calibrados segundo a "receita" local.
Resultados (objetivos)
- Circularidade dos materiais: ≥ 90 % internamente por massa (exceto produção)
- Reutilização de água: ≥ 90 % em média por circuito
- Recuperação de calor: ≥ 70 % recuperado de classe baixa/média
- Resíduos para aterro: ≤ 1–3 % do fluxo total de massa, estabilizados
Benefícios para os vizinhos
- Água quente centralizada a custo próprio (para escolas, piscinas, clínicas)
- Blocos e placas para construção local — a preços justos
- Trabalho relacionado com manutenção e QA — silencioso
Cenários pré-calculados
Cenário A — Dueto de aço e vidro
Aço 1 Mt/ano + vidro solar 1 Mt/ano.
| Kilpa | Significado | Nota |
|---|---|---|
| Reutilização de calor | ~20–30 MWth | EAF e recozimento → secadores/SVOCs |
| Parte das fatias | ~25–35 % | Reduz kWh/t no forno |
| Retorno de sucata | ~25–30 % | Sucata interna e dos clientes |
| Reutilização de água | ~90–95 % | Esquema de dois circuitos |
Cenário B — Cobre + metais para baterias
Cátodo de cobre 1 Mt/ano + sulfatos de Ni/Co 100 kt/ano.
| Kilpa | Significado | Nota |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/ano | Alimenta lavagem • sem flare |
| Calor ER | ~2–4 MWth | Ar→água para secadores |
| Reutilização de água | ~85–95 % | Polimento + RO |
Cenário C — Cidade, com cálculo "ancorado"
Cálculo 20 MW + tijolos/blocos 0,5 Mt/ano + carga da comunidade.
| Kilpa | Significado | Nota |
|---|---|---|
| Calor residual para a cidade | ~18–20 MWth | Fornecimento a 45–60 °C |
| Gases de cura de CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/ano | Do calciner LC³ |
| Reutilização de água | >90% | Secadores com bombas de calor |
A sala de dados torna-se um serviço comunitário: calor silencioso no inverno, arrefecimento silencioso no verão.
Perguntas Frequentes
«É realista a quantidade zero de resíduos?»
Aterro zero são realista; massa zero não. Projetamos para que >90% da massa permaneça nos ciclos, 7–9% se transforme em produtos de outros fabricantes, e um pequeno resíduo "desobediente" seja estabilizado e armazenado ordenadamente — e essa categoria está a diminuir.
«O que acontece se o ciclo parar?»
Temos buffers: reservatórios de calor, tanques de reagentes e pátios de blocos. As portas MEC (parte 10) permitem comutação rápida. Se o vizinho "adormecer", o armazenamento através da ponte transfere uma hora/dia até ele acordar.
«Como é que provam isso aos vizinhos?»
Monitores permanentes de ar, água e ruído com resumos públicos. Se a linha "falhar", o alarme soa para nós e para a cidade. Confiança — um parâmetro do projeto, não um comunicado de imprensa.
Continuar — Comunidades junto aos lagos (parte 13 de 14). Planearemos cidades que crescem em torno dos futuros lagos da parte 1 — escolas, mercados e casas que economizam energia e adoram a paisagem.